(山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司 山西高平 048400)
摘要：安全监控系统是煤矿预防自然灾害、有害气体等事故的重要手段。我国煤矿监控监测系统种类繁多，生产厂家众多，但是各个厂商技术实力差距较大，安全监控系统普遍存在一些问题。本文立足于我国煤矿监测监控系统的现状，深入分析煤矿监测监控系统存在的问题，在进行大量的调研后，提出优化我国煤矿安全监测监控系统的相关措施。
关键词：煤矿；安全监控；设计
引言
快速发展的计算机网络技术已经成为煤矿生产远程监测与控制系统中普及最快的技术之一。远程监测可以有效地发挥网络的高效、实时能力，快捷方便地完成诸如远程监测、控制或故障报警等任务，对于提高整个煤矿企业生产能力、处理部门的工作效率和企业的经济效益都有着非常重要的意义。
1煤矿安全监测监控系统的作用
为贯彻国家关于“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理十二字方针，建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯综合治理工作体系，切实落实“监控有效”的工作目标，近年来各煤矿均建立、完善了安全监测监控系统。煤矿安全监测监控系统是监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要风机开停等状态，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统。安全监测监控系统涉及传感器、信息传输、计算机应用、电气防爆技和控制等多种技术，可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施，在发生事故的情况下，通过查看系统实时数据能及时判定最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。
2现阶段煤矿监测监控系统存在的问题
我国的煤矿安全监控系统经过数十年的不断发展，从早期全盘引进国外技术，到不断完善改进，最终实现了从设备到系统、硬件到软件的自主研发。但总体来说，目前国内的煤矿安全监控系统仍存在较多不足。
2.1监控系统误报率较高
随着煤矿生产规模的扩大，自动化水平的提高，各类电气电子设备在井下得到广泛应用，电气设备功率越来越大、数量越来越多、分布越来越广，对监控设备的稳定运行产生了非常大的影响，极易导致系统故障和传感器误报警。以神华神东煤炭集团为例，13个矿井共设置各类传感器5300余个，2016年全年误报警达1023次，平均每5个传感器中就有1个发生过误报警。
2.2监测数据传输存在瓶颈
国内很多大型矿井监控系统主干网已升级为工业以太网+CAN总线传输方式。中心站对各个分站的巡检由主从工作方式改为CAN总线协议支持的多主并发、主动上传方式，进一步提高了监控数据传输效率和可靠性。但监控传感器至分站之间大多采用频率、电流等模拟信号，在传输容量、速率、抗干扰等方面仍存在不足。
2.3监控系统智能化水平不高
(1)系统自诊断功能不完善。目前的安全监测监控系统大部分仅简单实现了伪数据的过滤，对系统出现的故障不能准确提供故障的类型和方位，不利于迅速排除故障。(2)数据利用率低，不能深入分析监控数据，不能实现对瓦斯涌出、火灾等事故的预测预警，没有充分发挥安全监测监控系统在事故预防、应急处置等方面应有的作用。(3)系统集成化程度不高，与人员定位、瓦斯抽采、应急通信等其他智能监测系统融合程度较低，不能实现资源的有效共享。
3系统设计目标
矿井数字化Web集成系统的设计目标是达到对设备运行情况的监测并能够对超限状况进行报警，同时能够分析生产设备的历史数据，这就要求系统具有实时和历史两个主要的功能模块。为达到诊断的目的，系统还应具备各类设备的运行参数规则库来提供故障诊断的依据，建立数据库并提供历史数据查询功能。系统设计的总体目标包括以下三方面。
3.1全景网络综合信息展示和综合查询
煤矿生产设备的实时状态以报表和曲线的形式反馈给管理人员，使管理人员能及时了解煤矿各部门的实时生产环节，并做出有效的生产决策。该系统建立了一个高效的数据库，用于存储煤矿日常生成的大量历史数据，并通过逻辑分析和计算进行有效分析，这也可以为管理人员提供一些用于决策的历史依据。
3.2设备故障分析和安全报警
在Web集成系统中，煤矿生产中各个设备的阶段运作情况与煤矿井下测点的参数被详细记录在数据库中，通过创建故障规则解析库与设定不同的故障种类与级别，来达到故障分级报警的目标，保障煤矿生产的安全。
3.3保证煤矿生产数据安全
只有管理员或由管理员授权的用户才可以访问系统，管理员可以通过Web集成系统的相关配置，对单个用户进行具体的权限分配和限制，每个用户仅能查阅权限内的煤矿信息，增加煤矿企业数据的保密性与系统运行的安全性。
图1B/S模式体系结构
4煤矿安全监控管理与实现
现阶段，我国每天需要下矿工作的矿工数量庞大，安全管理一直是社会与国家关注的重点问题，优化安全生产信息管理系统，构建地面监管平台显得尤为重要。根据安全生产信息系统存在的问题及煤矿企业生产的需求，可以将地面监管系统分为通信、数据处理、GIS三个主要模块：
4.1通信模块
通信模块的主要工作责任是井下与监控平台的信息交流，一方面，井下的矿工可以针对具体情况向平台管理员进行实时、动态的信息传输；另一方面，监控管理员可以有选择性的向矿工发送信息指令，实现矿井与地面监控平台的信息互通，在发生安全事故的时候，可以进行及时的处理。通信模块的设计主要是通过无线传感器及监管平台在连接网关中应用C/S工作模式。同时，通过SOCKET通信机制，实时、动态的对IP绑定的端口进行监听。连接双方发生请求时，在接收请求的同时，迅速构建起网络连接，并开启数据接收模块。在验证数据包合法之后，系统会根据自定义的协议进行数据的解析处理，并将信息存储到数据库。
4.2数据处理模块
该模块监管系统的核心模块，主要负责对服务端以及用户端的信息进行分类处理，以提高系统的运行效率，保证系统的实际应用效果：首先，数据的查询。运用SQL SERVER2005系统中的数据表语言进行查询工作。地面监管系统的信息查询功能主要落实在人员位置信息、环境信息两个基本方面。通过对人员位置信息的查询，能够实现对矿工位置的实时监控，保证其在安全范围内开展开采活动，为矿工的安全提供保障。通过对地理环境信息进行查询，能够掌握矿井中的环境变化，以便合理布置工作，保证开采的安全性；其次，数据库的维护管理。
结束语
本系统通过对煤矿生产现场的各类信息进行整合，同时Web平台对生产设备的相关参数进行实时监测，可以在异常参数出现时即使报警。此外，参数信息以曲线和报表形式显示出来，可以更加直观地反映设备相关状态，大大方便了管理人员的工作。最后，用户可以通过Web提供的查询接口对所需数据进行查询，有效解决了煤矿企业信息不共享交流的孤岛问题，有很好的实用价值。
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论文作者:李鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/18
标签：煤矿论文; 监控系统论文; 系统论文; 信息论文; 数据论文; 实时论文; 矿工论文; 《电力设备》2018年第13期论文;